(57)【要約】 【課題】作業機械に搭載したカメラで作業対象を撮影し作業を行う場合に、カメラ映像による作業対象の発見を容易にし、作業効率を向上する作業機械のカメラ方向制御装置を提供する。【解決手段】目標物入力デバイス５４で表示部８４の詳細表示画面４０２に表示された除去対象物である不発弾又は対戦車地雷の検出点４０８を選択し指示すると、カメラ５０が不発弾又は対戦車地雷の検出点４０８を追尾し、自動で不発弾又は対戦車地雷のある位置をカメラ５０の映像でとらえカメラモニタ５３の画面中心部に表示する。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体にカメラを搭載し、このカメラで撮影した映像をカメラモニタに表示して作業を行う作業機械のカメラ方向制御装置において、
前記作業機械周囲の作業領域の状態を表示する表示装置と、
この表示装置の画面上で作業対象となる目標物を選択する目標物選択手段と、
この目標物選択手段により目標物が選択されたときに前記カメラの撮影方向を前記目標物に向ける演算を行い、前記カメラの撮影方向を目標物に向けて制御する制御手段とを備えることを特徴とする作業機械のカメラ方向制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の作業機械のカメラ方向制御装置において、
前記作業機械の三次元位置を計測する計測手段と、
前記表示装置に表示される作業領域の状態を記憶する記憶手段とを更に備え、
前記計測手段は前記作業機械の三次元位置を前記作業機械の外部に設定した基準座標系の値として計測し、
前記記憶手段に記憶される作業領域の状態は前記基準座標系の値として記憶された作業領域の位置データを含み、
前記制御手段は、前記目標物選択手段により目標物が選択されると前記記憶手段より前記目標物の位置に対応する作業領域の位置データを取得し、前記計測手段で計測した作業機械の三次元位置を用いて前記目標物の位置データを前記カメラに設定されたカメラ座標系の値に変換し、この位置データを用いて前記カメラを前記目標物に向けるための制御量を演算し、前記カメラの撮影方向を制御することを特徴とする作業機械のカメラ方向制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の作業機械のカメラ方向制御装置において、
前記作業機械は地雷処理機であり、
前記表示装置は、作業領域を多数のメッシュに分け、メッシュ毎に爆発物の探査結果を表示するとともに、その作業領域の画面に地雷処理機の画像を重ねて表示し、
前記目標物選択手段により前記目標物が位置するメッシュを選択することを特徴とする作業機械のカメラ制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の作業機械のカメラ方向制御装置において、
前記作業機械に設置された車載装置と、前記作業機械から離れた場所に位置する遠隔操縦室とを備え、
前記カメラモニタ、表示装置、目標物選択手段を前記遠隔操縦室に配置し、前記車載装置から前記カメラの映像を無線で前記遠隔操縦室に送信して前記カメラモニタに表示させるとともに、前記車載装置と前記遠隔操縦室に前記制御装置の演算処理部を分散配置し、車載装置と遠隔操縦室との間でそれぞれの演算処理部のデータのやり取りを無線で行うことを特徴とする作業機械のカメラ方向制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械のカメラ方向制御装置に係わり、特に、地雷処理機により対人地雷、対戦車地雷、不発弾などの爆発物を処理するのに好適な作業機械のカメラ方向制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械に搭載したカメラの方向制御装置の従来技術としては特許第２８７５９５４号公報に記載の建設機械におけるカメラ自動追尾制御装置がある。これは、フィードバック制御によりカメラを作業機先端の動きに自動追尾させ、ディスプレイの所定位置に常に作業機先端を表示させるものである。
【０００３】
【特許文献１】特許第２８７５９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術は、カメラを作業機先端に向ける点では有効な方法であるが、その装置では作業機械周囲の作業領域にある作業対象を探すことはできない。
【０００５】
カメラで撮影した映像は、望遠レンズを使用して拡大してディスプレイに表示する場合は人間の目で直接観察する場合よりはっきり見える場合があり、作業機械で作業を行う場合にカメラで作業対象を撮影し表示することはメリットがあると考えられる。しかし、作業領域の全体を見渡して作業対象を見つける場合、作業対象が小さい場合や背景と同系色である場合の識別は、カメラ映像だけでは困難である。また、作業対象が地中や草木の中に埋もれている場合は、人間の目でも判別が難しい。
【０００６】
本発明の目的は、作業機械に搭載したカメラで作業対象を撮影して作業を行う場合に、カメラ映像による作業対象の発見を容易にし、作業効率を向上する作業機械のカメラ方向制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、機体にカメラを搭載し、このカメラで撮影した映像をカメラモニタに表示して作業を行う作業機械のカメラ方向制御装置において、前記作業機械周囲の作業領域の状態を表示する表示装置と、この表示装置の画面上で作業対象となる目標物を選択する目標物選択手段と、この目標物選択手段により目標物が選択されたときに前記カメラの撮影方向を前記目標物に向ける演算を行い、前記カメラの撮影方向を目標物に向けて制御する制御手段とを備えるものとする。
【０００８】
このように表示装置と目標物選択手段と制御手段を設け、表示装置の画面上で作業対象となる目標物を選択してカメラの撮影方向をその目標物に向けて制御することにより、カメラ映像が自動で作業対象（目標物）の位置をとらえ表示するものとなり、カメラ映像による作業対象の発見が容易となり、作業効率が向上する。
【０００９】
また、表示装置に表示された作業領域の状態の中から任意に選択した作業対象（目標物）の位置をカメラ映像でとらえて作業対象を確認することが可能となり、作業対象周辺への作業アタッチメントの移動が効率よく行えるともに、作業対象周辺での作業効率が向上する。
【００１０】
更に、地中埋設物に対する作業では埋設場所に目印を設ける必要があったが、本発明では、目印なしでも作業することができるようになり、作業効率が向上する。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記作業機械の三次元位置を計測する計測手段と、前記表示装置に表示される作業領域の状態を記憶する記憶手段とを更に備え、前記計測手段は前記作業機械の三次元位置を前記作業機械の外部に設定した基準座標系の値として計測し、前記記憶手段に記憶される作業領域の状態は前記基準座標系の値として記憶された作業領域の位置データを含み、前記制御手段は、前記目標物選択手段により目標物が選択されると前記記憶手段より前記目標物の位置に対応する作業領域の位置データを取得し、前記計測手段で計測した作業機械の三次元位置を用いて前記目標物の位置データを前記カメラに設定されたカメラ座標系の値に変換し、この位置データを用いて前記カメラを前記目標物に向けるための制御量を演算し、前記カメラの撮影方向を制御する。
【００１２】
これにより表示装置の画面上で作業対象となる目標物を選択し、カメラの撮影方向をその目標物に向けて制御することが可能となる。
【００１３】
（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記作業機械は地雷処理機であり、前記表示装置は、作業領域を多数のメッシュに分け、メッシュ毎に爆発物の探査結果を表示するとともに、その作業領域の画面に地雷処理機の画像を重ねて表示し、前記目標物選択手段により前記目標物が位置するメッシュを選択するものとする。
【００１４】
機械に損傷を与える不発弾や対戦車地雷はブッシュや樹木の間または地中に存在するため、容易に目視確認することは困難である。本発明では、爆発物の探査結果と地雷処理機の画像を表示する表示装置で目標物が位置するメッシュを選択することで、不発弾や対戦車地雷の位置を自動でカメラ映像がとらえるため、不発弾や対戦車地雷を瞬時に確認することが可能になり、安全に効率良く不発弾や対戦車地雷を撤去することができる。
【００１５】
また、地雷処理を対象とした作業では、目印の設置を人間が実施する場合は作業対象物の近くに対人地雷が埋設されている可能性があるため、危険である。本発明では、危険な目印設置作業を省略することができ、この点でも安全性が向上する。
【００１６】
（４）また、上記（１）において、好ましくは、前記作業機械に設置された車載装置と、前記作業機械から離れた場所に位置する遠隔操縦室とを備え、前記カメラモニタ、表示装置、目標物選択手段を前記遠隔操縦室に配置し、前記車載装置から前記カメラの映像を無線で前記遠隔操縦室に送信して前記カメラモニタに表示させるとともに、前記車載装置と前記遠隔操縦室に前記制御装置の演算処理部を分散配置し、車載装置と遠隔操縦室との間でそれぞれの演算処理部のデータのやり取りを無線で行うものとする。
【００１７】
作業機械を無線で遠隔操縦する場合にはカメラ映像がオペレータが操縦する上での重要な情報となる。本発明では、カメラ映像が自動で作業対象（目標物）の位置をとらえ表示するので、漠然と作業アタッチメント周辺を表示する場合に比べて、作業対象を拡大して表示することが可能となり、作業効率の向上が図れるとともに、作業ミスも防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、作業機械に搭載したカメラで作業対象を撮影し、その映像をカメラモニタに表示して作業を行う場合に、カメラモニタによる作業対象の発見を支援することができる。
【００１９】
また、表示装置に表示された作業領域の状態の中から任意に選択した作業対象の位置（目標物）をカメラ映像でとらえ、確認することが可能となり、作業対象周辺への作業アタッチメントの移動が効率よく行えるともに、作業対象周辺での作業効率が向上する。
【００２０】
また、地中埋設物に対する作業では埋設場所に目印を設ける必要があったが、本発明では、目印なしでも作業することができ、作業効率が向上する。
【００２１】
また、本発明によれば、機械に損傷を与える不発弾や対戦車地雷がブッシュや樹木の間または地中に存在していても、それらの位置を自動でカメラ映像でとらえ瞬時に確認することが可能になり、安全に効率良く不発弾や対戦車地雷を撤去することができる。
【００２２】
また、地雷処理を対象とした作業では、目印の設置を人間が実施する場合は作業対象物の近くに対人地雷が埋設されている可能性があるため、危険である。本発明では、危険な目印設置作業を省略することができ、この点でも安全性が向上する。
【００２３】
更に、本発明によれば、作業機械を無線で遠隔操縦する場合にカメラ映像が自動で作業対象の位置（目標物）をとらえ表示するので、漠然と作業アタッチメント周辺を表示する場合に比べて、作業対象を拡大して表示することが可能となり、作業効率の向上が図れるとともに、作業ミスも防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２５】
図１及び図２は、本発明の一実施の形態に係わる地雷処理管理システムを搭載した地雷処理機の外観を示す図である。
【００２６】
図１及び図２において、１は油圧建設機械として良く知られているクローラ式の油圧ショベルをべースマシンとした地雷処理機であり、地雷処理機１は旋回体２、運転室３、走行体４、フロント作業機８０を有している。旋回体２は走行体４上に回転可能に装架され、旋回体２の前部左側に運転室３が位置している。走行体４はクローラ式であるが、車輪を有するホイールタイプであってもよい。運転室３の窓ガラスのうち、フロントガラス及びフロアガラスには特殊防弾ガラス１０が装着されている。また、運転室３の前面には鋼製綱体によるガード１１が設けられている。更に、図示は省略するが、旋回体２及び走行体４の下部には、鉄製のアンダーカバーを設けて機械内部のガードを行っている。
【００２７】
フロント作業機８０はブーム５とアーム６を有し、ブーム５は旋回体２の前部中央に上下方向に回転可能に取り付けられ、アーム６はブーム５の先端に前後方向に回転可能に取り付けられ、それぞれブームシリンダ７及びアームシリンダ８によって回転駆動される。
【００２８】
アーム６の先端にはアタッチメント着脱装置９が設けられ、この着脱装置９により図１に示すロータリカッタ装置８１と図２にボすスケルトンバケット１５のいずれかが着脱可能に取り付けられる。ロータリカッタ装置８１或いはスケルトンバケット１５はアーム６に対し前後方向に回転可能であり、アタッチメントシリンダ８２によって回転駆動される。
【００２９】
ロータリカッタ装置８１はロータリカッタ１４と、レーキ１６と、フラップ式の飛散防止ブレード１７とを有している。ロータリカッタ１４は回転ドラム１２の周面に適宜間隔でカッタビット１３を植設して構成され、レーキ１６はロータリカッタ１４の横側に突設され、ブレード１７はロータリカッタ１４の背面側に設けられている。
【００３０】
アーム６の側部にはレーダ式の爆発物探査センサ１８が取り付けられている。このセンサ１８はテレスコ式の伸縮アーム１９によりアーム６の側部に沿って移動可能であり、また、探査センサ用シリンダ２０により伸縮アーム１９に対して回転可能である。
【００３１】
地雷処理機１には、可動部センサとして、旋回体２とブーム５との回転角度（ブーム角度）を検出する角度センサ２１（図４参照）、ブーム５とアーム６との回転角度（アーム角度）を検出する角度センサ２２、アーム６とロータリカッタ１４との回転角度（ロータリカッタ角度）を検出する角度センサ２３、伸縮アーム１９のストローク（伸縮アームストローク）を検出するストロークセンサ２４（図４参照）、伸縮アーム１９と爆発物探査センサ１８との回転角度（爆発物探査センサ角度）を検出する角度センサ２５、旋回体２の前後方向の傾斜角度（ピッチ角度）を検出する傾斜センサ２６（図４参照）が設けられている。
【００３２】
また、地雷処理機１には、ＧＰＳ衛星からの信号を受信する２個のＧＰＳアンテナ２７，２８、基準局からの補正データ（後述）を受信する無線アンテナ２９、計測データを送信する無線アンテナ３０が設けられている。２個のＧＰＳアンテナ２７，２８は旋回体２の後部左右に所定間隔で設置されている。
【００３３】
更に、地雷処理機１には作業対象物や作業現場の状況を撮影するためのカメラ５０が設置されている。図示の例は、カメラ５０は運転室３の上部（屋根）に設置した場合のものである。また、カメラ５０は、上下方向及び左右方向に向きを変えることができるように、上下方向および左右方向に回転自在な電動雲台５１上に取り付けられている。
【００３４】
図３はカメラ５０及び電動雲台５１の拡大図である。電動雲台５１は、基台５１ａと、基台５１ａ上に垂直軸線Ｖ回りに回転可能に取り付けられた第１雲台５１ｂと、第１雲台５１ｂに対し水平軸線Ｈ回りに回転可能に取り付けられた第２雲台５１ｃとを有し、基台５１ａは運転室３の上部に取り付けられ、第２雲台５１ｃ上にカメラ５０が設置されている。
【００３５】
図４は、本実施の形態に係わるカメラ方向制御装置を含む地雷処理システムの全体構成を示すブロック図である。
【００３６】
図４において、地雷処理システムは地雷処理機１に搭載される車載装置４００と、ＧＰＳ基準局１００とで構成されている。
【００３７】
車載装置４００は、上述した可動部センサ２１〜２６と、基準局１００からの補正データ（後述）をアンテナ２９を介して受信する無線機３１と、無線機３１で受信した補正データを分配する分配機３２と、分配機３２で分配された補正データとＧＰＳアンテナ２７及び２８により受信されるＧＰＳ衛星からの信号とに基づいてＧＰＳアンテナ２７及び２８の３次元位置をリアルタイムに計測するＧＰＳ受信機３３及び３４と、探査の結果対人地雷が検出されたことを入力するトリガスイッチ３７と、探査の結果対戦車地雷が検出されたことを入力するトリガスイッチ３８と、探査の結果不発弾が検出されたことを入力するトリガスイッチ３９と、対戦車地雷や不発弾の撤去が完了したことを入力するトリガスイッチ４１と、探査結果を格納する探査結果ＤＢ５８と、カメラ５０の撮影方向を入力する目標物入カデバイス５４と、目標位置指示出カインターフェイス５９と、入力されたデータに基づき、地雷処理機１の位置及び姿勢、爆発物探査センサ１８の位置、ロータリカッタ１４の位置の演算や、作業領域の状態及び地雷処理機１の状態の演算を行うとともに、カメラ５０の撮影方向の演算を行う演算処理部５６と、位置及び状態の演算結果を表示する表示部８４と、カメラ６０の撮影方向の演算結果に基づいて目標位置指示出力インターフェイス５９からの指令を受けて電動雲台５１を制御するカメラ制御装置５２と、上記のカメラ５０及び電動雲台５１と、カメラ５０で撮影した映像を表示するカメラモニタ５３とを備えている。
【００３８】
演算処理部５６、目標物入力デバイス５４、探査結果ＤＢ５８、表示部８４、目標位置指示出力インターフェイス５９は、例えばノートＰＣやボックスコンピュータ、パネルコンピュータなどであってもよい。目標物入力デバイス５４は、例えばコンピュータ用のマウスである。目標物入力デバイス５４は表示部８４と一体化したタッチパネルであってもよい。
【００３９】
また、車載装置４００は、上記の爆発物探査センサ１８と、その探査結果として地下埋設物の形状や材質及び種別等を表示する爆発物探査用モニタ４４とを備えている。
【００４０】
ＧＰＳ基準局１００は、予め計測された３次元位置データとＧＰＳアンテナ１０２により受信されるＧＰＳ衛星からの信号とに基づき、上述した地雷処理機１に搭載されているＧＰＳ受信機３３及び３４でＲＴＫ（リアルタイムキネマティック）計測を行うための補正データを生成するＧＰＳ基準局受信機１０１と、ＧＰＳ基準局受信機１０１で生成された補正データをアンテナ１０４を介して送信するための無線機１０３とを備えている。
【００４１】
図５に、表示部８４に表示される画面の一例を示す。
【００４２】
図５において、表示部８４には例えば詳細表示画面４０２が表示される。詳細表示画面４０２は作業モード選択ボタン領域４０３、作業状態表示領域４０５、メッシュ状態表示領域４０６を有している。作業モード選択ボタン表示領域４０３には、目視モード、伐採モード、探査モード、撤去モード、処理モードの各ボタンが表示され、マウスやキーボード又はタッチパネル等により所望のモードを選択可能になっている。現在選択されている作業モードは反転表示される。作業状態表示領域４０５には、日時、車体やアタッチメントの位置、車載ＧＰＳの計測状態、爆発物の探査及び処理状況等が表示される。メッシュ状態表示領域４０６には、作業ブロックがメッシュの状態とともに表示される。その表示方法は、各メッシュの状態に応じて各メッシュが色分け、模様分け又は記号分け等によって区別されて表示されている。図５では明細書というモノクロ表示でも分かりやすいように模様分けの例で示しており、作業不要領域を黒の塗りつぶし、作業初期状態を白の塗りつぶし、伐採済み領域を黒丸、探査済み領域を二重丸、処理済み領域を丸、対人地雷存在領域を三角、対戦車地雷存在領域を四角、不発弾存在領域をバツで示してある。また、メッシュ状態表示領域４０６の画面に重ねて地雷処理機１のワイヤーフレーム画像４０７が表示される。詳細表示画面４０２ではマウスなどの操作により、表示領域の拡大縮小、平行移動及び回転が可能である。
【００４３】
また、詳細表示画面４０２は追尾状態表示部４０９を有し、追尾状態表示部４０９はカメラ５０が目標物を追尾しているか否かの状態を示し、現在の動作状態が反転表示される。目標物の追尾は上述したように目標物入力デバイス５４の指示に基づき決定される。また、追尾状態表示部４０９を目標物入力デバイス５４で操作することで、自動追尾動作状態を変更することができる。
【００４４】
ワイヤーフレーム画像４０７は、大きな四角４０７ａが車体（旋回体２、運転室３、走行体４）を表す画像、小さな四角４０７ｂがアタッチメント（ロータリカッタ装置８１又はスケルトンバケット１５）若しくは爆発物探査センサ１８を表す画像、大きな四角４０７ａから小さな四角４０７ｂへ伸びる線４０７ｃがブーム５とアーム６若しくは、ブーム５と伸縮アーム１９を表す画像である。小さな四角４０７ｂの画像は、探査モード以外の動作モードではアタッチメント（ロータリカッタ装置８１又はスケルトンバケット１５）を表し、探査モードでは爆発物探査センサ１８を表す。
【００４５】
更に、四角４０７ｄは車体に搭載したカメラ５０を表す画像である。
【００４６】
上述したように車載装置４００はＧＰＳアンテナ２７，２８の３次元位置をリアルタイムに計測しており、ワイヤーフレーム画像４０７の表示位置と車体の方向はその計測データに基づいて表示される。また、線４０７ｃ及び小さな四角４０７ｂはＧＰＳアンテナ２７，２８の３次元位置上述した可動部センサ２１〜２６の検出値に基づいて表示される。
【００４７】
次に、図６〜図８を用いて車載装置４００の演算処理部５６におけるカメラ５０の撮影方向の演算処理について説明する。
【００４８】
図６は演算処理で使用する座標系を示す図である。カメラ撮影方向の演算処理にはグローバル座標系（基準座標系）Σ０とカメラ座標系Σ３を用いる。
【００４９】
図７はグローバル座標系の概念を説明する図であり、ＧはＧＰＳで用いる準拠楕円体である。グローバル座標系Σ０は準拠楕円体Ｇの中心に原点Ｏ０を持つ直交座標系であり、Ｘ０軸は赤道Ａと子午線Ｂの交点Ｃと準拠楕円体Ｇの中心とを通る線上に位置し、Ｚ０軸は準拠楕円体Ｇの中心から南北に延ばした線上に位置し、Ｙ０軸はＸ０軸とＹ０軸に直交する線上に位置している。ＧＰＳでは、地球上の位置を緯度及び経度と、準拠楕円体Ｇに対する高さ（深さ）で表現するので、このようにグローバル座標系Σ０を設定することで、ＧＰＳの位置情報をグローバル座標系Σ０の値に容易に変換することができる。
【００５０】
カメラ座標系Σ３は、地雷処理機１の旋回体２に固定され、カメラ５０の電動雲第５１の垂直軸線Ｖと水平軸線Ｈの交点に原点Ｏ３を持つ直交座標系であり、Ｚ３軸は垂直軸線Ｖ上に位置し、Ｙ３軸はカメラ５０を正面に向けたときの水平軸線Ｈ上に位置し、Ｘ３軸はＺ３軸とＹ３軸に直交する線上に位置している。
【００５１】
カメラ座標系Σ３の原点Ｏ３に対するＧＰＳアンテナ２７，２８の位置関係Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は既知であるので、グローバル座標系Σ０でのＧＰＳアンテナ２７，２８の３次元位置と地雷処理機１のピッチ角度θｐが分かれば、グローバル座標系Σ０からカメラ座標系Σ３への変換行列３Ｈ０を求めることができる。この変換行列３Ｈ０を用いれば、グローバル座標系Σ０の位置データをカメラ座標系Σ３の位置データに変換することができる。
【００５２】
車載装置４００の起動時はＩＣカードから読み込まれた作業データが探査結果ＤＢ５８に記憶される。この作業データは埋設物の位置情報を含み、この位置情報はグローバル座標系（基準座標系）の値として記憶される。また、トリガスイッチ３７〜４１からの信号に基づいて処理された作業データが探査結果ＤＢ５８に記憶されるとともに、ＧＰＳ受信機３３及び３４の位置情報を用いて車載装置４００に演算処理部５６で地雷処理機１の位置及び姿勢と爆発物探査センサ１８の位置及びロータリカッタ１４の位置が演算され、探査結果ＤＢ５８に記憶されるが、その演算でもそれらの位置はグローバル座標系（基準座標系）の値として求められ記憶される。
【００５３】
図５に示す詳細表示画面４０２のメッシュ状態表示領域４０６にはその探査結果ＤＢ５８の内容に応じてのメッシュ状態が表示される。メッシュ状態表示領域４０６の各メッシュは探査結果ＤＢ５８に記憶したグローバル座標系での位置情報を反映しており、目標物入力デバイス（マウス）５４でメッシュを選択することにより探査結果ＤＢ５８にアクセスし、目標物の位置情報をグローバル座標系（基準座標系）の値として求めることができる。
【００５４】
図８はカメラ撮影方向の演算処理手順を示すフローチャートである。
【００５５】
図８において、まず、ＧＰＳ受信機３３，３４からの位置データを基にグローバル座標系（基準座標系）でのＧＰＳアンテナ２７，２８の位置Ｐ１，Ｐ２を演算する（ステップＳ１００）。次いで、傾斜センサ２６からの角度データを基に地雷処理機１の車体の傾斜角（ピッチ角度）θｐを演算する（ステップＳ１１０）。次いで、グローバル座標系（基準座標系）でのＧＰＳアンテナ２７，２８の位置Ｐ１，Ｐ２と地雷処理機１の傾斜角θｐを用いてグローバル座標系からカメラ座標系への変換行列０Ｈ３を算出する（ステップＳ１２０）。次いで、目標物入力デバイス（マウス）５４により作業対象となる注視目標物が指示（選択）されたかどうかを判断し（ステップＳ１３０）、目標物が指示されなかったら何もせずに処理を終了する。目標物が指示された場合は、探査結果ＤＢ５８にアクセスしてグローバル座標系での目標物の位置Ｐ４を取得し（ステップＳ１４０）、その位置データをステップＳ１２０で求めた変換行列０Ｈ３を用いてカメラ座標系に変換する（ステップＳ１５０）。次いで、カメラ座標系での目標物の位置データからカメラ５０の左右方向目標角αｐ、上下方向目標角αｔを算出する（ステップＳ１６０）。ここで、カメラ５０の左右方向目標角αｐは、位置Ｐ４から伸びるカメラ座標系のＺ３軸に平行な線とＸ３Ｙ３平面との交点をＰ５とし、カメラ座標系の原点Ｏ３の位置をＰ３とすると、線分Ｐ３−Ｐ５とカメラ座標系のＹ３軸のなす角度である。また、上下方向目標角αｔは線分Ｐ３−Ｐ５と線分Ｐ３−Ｐ４のなす角度である。よって、目標角αｐ，αｔは交点Ｐ５の位置を演算することにより容易に求めることができる。そして、そのようにして求めた目標角αｐ，αｔを左右方向指令値及び上下方向指令値としてカメラ制御装置５２に出力する（ステップＳ１７０）。
【００５６】
図９はカメラ制御装置５２の処理機能及び電動雲台５１の構成を示すブロック図である。
【００５７】
カメラ制御装置５２は、制御指令変換・分離器５２０、減算部５２１，５２４、制御器５２２，５２５、ドライバ５２３，５２６の各機能を有している。電動雲台５１はモータ５１０，５１２とフィードバック角度センサ５１１，５１３を有している。モータ５１０は垂直軸線Ｖ回りに第１雲台５１ｂを回転させるモータであり、モータ５１２は水平軸線Ｈ回りに第２雲台５１ｃを回転させるモータである。
【００５８】
目標位置指示出力インターフェイス５９から出力される左右方向、上下方向の目標角αｐ，αｔを含む指令値は制御指令変換・分離器５２０で左右方向の角度αｐと上下方向の角度αｔの各指令値に分けられる。それぞれの指令αｐ，αｔは、減算器５２１，５２４でフィードバック角度センサ５１１，５１３からのフィードバック信号と比較計算されて、その差が０になるように制御器５２２，５２５において制御演算（ＰＤＩ制御演算）され、この制御器５２２，５２５より出力された信号によりドライバ５２３，５２６を介して電動雲台５１のモータ５１２，５１４が駆動制御され、モータ５１２，５１４の方向が目標角αｐ，αｔと一致すると停止する。
【００５９】
ＧＰＳアンテナ２７，２８の位置Ｐ１，Ｐ２はグローバル座標系（基準座標系）でリアルタイムで計測されているため、カメラ５０の左右方向目標角αｐと上下方向目標角αｔもリアルタイムに求めることができる。よって、その値をカメラ制御装置５２へ常に指令することでカメラ５０の方向をリアルタイムで目標物Ｐ４に追尾させることが可能である。
【００６０】
次に、地雷処理機１を用いた地雷処理作業を図１０〜図１５を用いて説明する。
【００６１】
地雷処理作業は目視確認工程と、伐採工程と、探査工程と、撤去工程と、処理工程と、再探査工程とからなる。カメラ５０の映像は撤去工程で用いられる。
【００６２】
目視確認工程では、地表の対戦車地雷、不発弾及び対人地雷の有無を目視で確認し、それらが発見されると地表の対戦車地雷と不発弾を撤去し、地表の対人地雷は破壊する。樹木が茂って地表が見えにくい場合は、図１０に示すようにロータリカッタ１４により地表の一定高さ、例えば地上高３０〜４０ｃｍ程度まで伐採し、図１１に示すようにレーキ１６で後かたづけを行った後、同様の作業を行う。この工程で、地表の安全を確認する。
【００６３】
伐採工程では、図１２に示すように、爆発物探査センサ１８により地中の爆発物が探査可能となる高さまでロータリカッタ１４によりブッシュや樹木を伐採し、レーキ１６で後かたづけを行う。これは、高さ２０ｃｍ以上のブッシュや樹木は探査作業に影響を及ぼすためである。このとき、樹木に隠れている対人地雷はロータリカッタ１４で伐採しながら破壊する。
【００６４】
探査工程では、爆発物探査センサ１８により地中の対人地雷、対戦車地雷及び不発弾を探査する。このとき、図１３に示すように、爆発物探査センサ１８の底面を地上５〜１０ｃｍの一定高に保ち、地雷処理機１のフロント作業機８０を動作させて探査作業を行う。
【００６５】
探査工程で対戦車地雷又は不発弾が発見されると、撤去工程に進み、何も見つからない場合、或いは対戦車地雷及び不発弾のいずれも見つからない場合は、処理工程に進む。
【００６６】
撤去工程では、探査工程により発見された地中の対戦車地雷又は不発弾をレーキ１６又はスケルトンバケット１５を用いて撤去する。これは、その後のロータリカッタ１４による対人地雷の処理の安全確保のためである。図１４はスケルトンバケット１５を用いて撤去する状況を示す。表示部８４の詳細表示画面４０２で位置を確認し、カメラモニタ５３でカメラ５０の映像を見ながら地中にある不発弾及び対戦車地雷を爆発させないように慎重に掘り出し、例えば爆発地点に運搬し処理する。
【００６７】
ここで、カメラモニタ５３でカメラ５０の映像を見ながら撤去作業を行うためには、カメラ５０の映像に不発弾又は対戦車地雷のある位置を映し出す必要がある。しかし、不発弾や対戦車地雷は処理済みのブッシュや樹木の間または地中に存在するため、目視によりそれらをカメラ５０の映像でとらえることは困難である。本実施の形態では、オペレータは、上述した目標物入力デバイス５４で表示部８４の詳細表示画面４０２に表示された除去対象物である不発弾又は対戦車地雷の検出点４０８を選択し指示すると、上述したようにカメラ５０が不発弾又は対戦車地雷の検出点４０８を追尾し、自動で不発弾又は対戦車地雷のある位置をカメラ５０の映像でとらえカメラモニタ５３の画面中心部に表示する。このため、表示部８４の詳細表示画面４０２だけでは確認しにくかった不発弾又は対戦車地雷の位置を瞬時に確認することが可能になり、安全に効率良く不発弾及び対戦車地雷を撤去することができる。
【００６８】
撤去後は直ちに撤去領域の再探査を行う。再探査により地中に別の対戦車地雷又は不発弾が発見されると、再び撤去作業を行う。対戦車地雷及び不発弾の何れも検出されなくなると撤去工程を終了し、処理工程へと進む。
【００６９】
処理工程では、探査工程により発見された対人地雷をロータリカッタ１４で破壊する。図１５はその状況を示す。表示部８４の詳細表示画面４０２で位置を確認しながら、探査工程で明らかになった対人地雷の存在位置を重点に、ロータリカッタ１４により処理する。処理作業はロータリカッタ１４のガイド底面を地表に接触させながら旋回し、カッタビット１３の刃先が地下３０ｃｍまで達するようにする。
【００７０】
再探査工程では、ロータリカッタ１４で処理を行った領域を、安全確認のために再探査を行う。作業内容は探査工程と同じである。ここで、爆発物が発見された場合は、再度、撤去工程、処理工程及び再探査工程を行う。再探査工程で何も発見されなった時点で作業完了となる。
【００７１】
以上のように本実施の形態によれば、作業機械（地雷処理機１）に搭載したカメラ５０で作業対象（不発弾又は対戦車地雷）を撮影し、その映像をカメラモニタ５３に表示して作業を行う場合に、表示部８４の詳細表示画面４０２上で目標物入力デバイス５４により作業対象（検出点４０８）のある位置を選択し指示すれば、カメラ５０は撮影方向が作業対象のある位置を向くように制御され、自動で作業対象（検出点４０８）のある位置をカメラ５０の映像がとらえるので、カメラ映像による作業対象の発見が容易となり、作業効率を向上することができる。
【００７２】
また、表示部８４の詳細表示画面４０２に表示された探査結果の中から任意に選択した作業対象（検出点４０８）のある位置をカメラ映像がとらえて作業対象を確認することが可能となり、作業対象周辺への作業アタッチメントの移動が効率よく行えるともに、作業対象周辺での作業効率が向上する。
【００７３】
また、地中埋設物に対する作業では埋設場所に目印を設ける必要があったが、目印なしでも作業することができるようになり、作業効率が向上する。
【００７４】
更に、機械に損傷を与える不発弾や対戦車地雷がブッシュや樹木の間または地中に存在していても、それらの位置を自動でカメラ映像がとらえカメラモニタ５３の画面中心部に表示するので、それらを瞬時に確認することが可能になり、安全に効率良く不発弾や対戦車地雷を撤去することができる。
【００７５】
また、地雷処理作業では、目印の設置を人間が実施する場合は作業対象物の近くに対人地雷が埋設されている可能性があるため、危険であるが、本実施の形態では、危険な目印設置作業を省略することができ、この点でも安全性が向上する。
【００７６】
本発明の第２の実施の形態を図１６〜図１８を用いて説明する。図１６中、図４に示したものと同等の部分には同じ符号を付し、図１７及び図１８中、図８に示したものと同等の部分には同じ符号を付している。本実施の形態は、地雷処理機を遠隔操作で操縦する地雷処理システムに本発明を適用した場合のものである。
【００７７】
図１６において、本実施の形態に係わるカメラ方向制御装置を含む地雷処理システムは地雷処理機１に搭載される車載装置５００と、建物や自動車などを利用し地雷処理機１から離れた遠隔地から地雷処理機１を操作する遠隔操縦室６００と、ＧＰＳ基準局１００とから構成されている。
【００７８】
遠隔操縦室６００には、地雷処理作業とカメラ方向制御を遠隔操縦で行うため、トリガスイッチ３７〜４１、爆発物探査モニタ４４、カメラモニタ５３、探査結果ＤＢ５８、目標物入力デバイス５４、表示部８４が配置される。車載装置５００には、爆発物探査センサ、可動部センサ２１〜２６、無線機３１、分配機３２、ＧＰＳアンテナ２７，２８、ＧＰＳ受信機３３，３４、目標位置指示出力インターフェイス５９、カメラ制御装置５２、カメラ５０、電動雲台５１が配置される。また、表示部８４と目標位置指示出力インターフェイス５９に関しては演算処理が必要なので、車載装置５００と遠隔操縦室６００の両方に演算処理部５６Ａ，７８を設ける。２つの演算処理部５６Ａ，７８は無線入出力インターフェイス６０，７５と無線機６１，７６及びアンテナ６２，７７を介してデータのやり取り（通信）を行う。カメラ５０の映像は無線機６３及びアンテナ６４と無線機８１及びアンテナ８２を介してカメラモニタ５３に伝送される。また、爆発物探査センサ１８の出力は無線機６５及びアンテナ６６と無線機７０及びアンテナ７１を介して爆発物探査モニタ４４に伝送される。
【００７９】
また、地雷処理機１の遠隔操縦を行うため、遠隔操縦室６００には車体操縦器７３が配置され、車載装置５００には車体制御装置６９が配置される。車体操縦器７３の操作指令は無線機７２及びアンテナ７４と無線機６７及びアンテナ６８を介して車体制御装置６９に伝送され、地雷処理機１は遠隔操縦される。
【００８０】
図１７及び図１８を用いて車載装置５００の演算処理部５６Ａと遠隔操縦室６００の演算処理部７８におけるカメラ５０の撮影方向の演算処理について説明する。図１７は演算処理部５６Ａの演算処理手順を示すフローチャートであり、図１８は演算処理部７８の演算処理手順を示すフローチャートである。
【００８１】
図１７において、ステップＳ１００〜Ｓ１２０，Ｓ１７０は図８のステップＳ１００〜Ｓ１２０，Ｓ１７０と同じであり、図１８において、ステップＳ１３０〜Ｓ１６０は図８のステップＳ１３０〜Ｓ１６０と同じである。
【００８２】
図１７において、ステップＳ１００及びＳ１１０で計測した位置Ｐ１，Ｐ２及び傾斜角θｐを用いてステップＳ１２０で計算したグローバル座標系からカメラ座標系への変換行列０Ｈ３を無線で遠隔操縦室６００側に送信する（ステップＳ２１０）。また、カメラ５０の左右方向目標角αｐ、上下方向目標角αｔの受信があったかどうかを判断し（ステップＳ２２０）、目標角αｐ，αｔの受信があるとステップＳ１７０ではその目標角αｐ，αｔを左右方向指令値及び上下方向指令値としてカメラ制御装置５２に出力する。
【００８３】
図１８において、車載装置５００側から送信された変換行列０Ｈ３を無線で受信し（ステップＳ２３０）、ステップＳ１３０で目標物が指示（選択）されたと判断すると、ステップＳ１４０〜Ｓ１６０でカメラ５０の左右方向目標角αｐ、上下方向目標角αｔを算出する。次いで、その目標角αｐ，αｔを無線で車載装置５００側に送信する（ステップＳ２４０）。
【００８４】
以上により本実施の形態においては、遠隔操縦室６００側で目標物入力デバイス５４を操作することでカメラ５０の方向をリアルタイムで目標物Ｐ４に追尾させることが可能である。
【００８５】
以上のように構成した本実施の形態によっても第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８６】
また、作業機械を無線で遠隔操縦する場合にはカメラ映像がオペレータが操縦する上での重要な情報となるが、本実施の形態では、自動で作業対象の位置（目標物）をとらえ表示するので、漠然と作業アタッチメント周辺を表示する場合に比べて、作業対象を拡大して表示することが可能となり、作業効率の向上が図れるとともに、作業ミスも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる作業機械のカメラ方向制御装置を搭載した地雷処理機の外観を示す図である。
【図２】同地雷処理機の外観を示す図で、アタッチメントをスケルトンバケットに交換した場合のものである。
【図３】カメラ及び電動雲台の拡大図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係わるカメラ方向制御装置を含む地雷処理システムの全体構成を示すブロック図である。
【図５】車載装置の表示部に表示される画面の一例を示す図である。
【図６】演算処理で使用する座標系を示す図である。
【図７】グローバル座標系の概念を説明する図である。
【図８】カメラ撮影方向の演算処理手順を示すフローチャートである。
【図９】カメラ制御装置の処理機能及び電動雲台の構成を示すブロック図である。
【図１０】目視確認工程でのロータリカッタを用いた伐採作業を示す図である。
【図１１】目視確認工程でのレーキを用いた伐採後かたづけ作業を示す図である。
【図１２】伐採工程でのロータリカッタを用いた伐採作業を示す図である。
【図１３】探査工程での探査センサを用いた探査作業を示す図である。
【図１４】撤去工程でのスケルトンバケットを用いた撤去作業を示す図である。
【図１５】処理工程でのロータリカッタを用いた対人地雷の処理作業を示す図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態に係わる作業機械のカメラ方向制御装置を含む地雷処理システムの全体構成を示すブロック図である。
【図１７】車載装置側のカメラ撮影方向の演算処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】遠隔操縦室側のカメラ撮影方向の演算処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１  地雷処理機
２  旋回体
３  運転室
４  走行体
５  ブーム
６  アーム
７  ブームシリンダ
８  アームシリンダ
９  アタッチメント着脱装置
１０  特殊防弾ガラス
１１  ガード
１２  回転ドラム
１３  カッタビット
１４  ロータリカッタ
１５  スケルトンバケット
１６  レーキ
１７  飛散防止ブレード
１８  爆発物探査センサ
１９  伸縮アーム
２０  探査センサ用シリンダ
２１  角度センサ（ブーム）
２２  角度センサ（アーム）
２３  角度センサ（ロータリカッタ）
２４  ストロークセンサ（伸縮アーム）
２５  角度センサ（爆発物探査センサ）
２６  傾斜センサ（ピッチ）
２７  ＧＰＳアンテナ（Ａ）
２８  ＧＰＳアンテナ（Ｂ）
２９  無線アンテナ（補正データ受信）
３１  無線機（補正データ受信）
３２  分配機
３３  ＧＰＳ受信機Ａ
３４  ＧＰＳ受信機Ｂ
３７  トリガスイッチ（対人地雷）
３８  トリガスイッチ（対戦車地雷）
３９  トリガスイッチ（不発弾）
４１  トリガスイッチ（撤去）
５０  カメラ
５１  電動雲台
５２  カメラ制御装置
５３  カメラモニタ
５４  目標物入力デバイス（目標物選択手段）
５６  演算処理部
５８  探査結果ＤＢ
５９  目標位置指示出力インターフェイス
６０  無線入出力インターフェイス
６１，６３，６５，６７  無線機
６２，６４，６６，６８  アンテナ
７０，７２，７６，８１  無線機
７１，７４，７７，８２  アンテナ
７３  車体操縦器
７５  無線入出力インターフェイス
７８  演算処理部
８４  表示部（表示装置）
４０２  詳細表示画面
４０６  メッシュ状態表示領域
４０７  地雷処理機のワイヤーフレーム画像
４０８  検出点
５００  車載装置
６００  遠隔操縦室
【図１】
2005121343.tif 000003
【図２】
2005121343.tif 000004
【図３】
2005121343.tif 000005
【図４】
2005121343.tif 000006
【図５】
2005121343.tif 000007
【図６】
2005121343.tif 000008
【図７】
2005121343.tif 000009
【図８】
2005121343.tif 000010
【図９】
2005121343.tif 000011
【図１０】
2005121343.tif 000012
【図１１】
2005121343.tif 000013
【図１２】
2005121343.tif 000014
【図１３】
2005121343.tif 000015
【図１４】
2005121343.tif 000016
【図１５】
2005121343.tif 000017
【図１６】
2005121343.tif 000018
【図１７】
2005121343.tif 000019
【図１８】
2005121343.tif 000020